浅议变频调速给水系统(一)

 浅议变频调速给水系统
 苟小勇
 （铁一院环境设备处  西安  710043）
摘  要：从对离心泵的特性曲线分析入手,研究了恒压变频给水系统的选型,研究表明;只有在水泵选型与运行调度合理时,调速给水才能达到节能的目的。
关键词：水泵；变频调速；特性曲线；并联；优化
 变频调速（Variable Velocity Variable Frequency）节能技术是一项集现代先进电力、电子技术和计算机技术于一体的高效节能技术。而水泵电耗量占有全国总用电的很大比例，在自来水厂中，泵房运行费是水厂制水成本的主要开支之一，而同时，变频调速具有巨大的节能潜力，因此恰当的供水方式不仅能够得到巨大的经济效益，而且能够得到巨大的社会效益。
 　水泵机组在给水系统中的工况点取决于管道特性曲线和水泵特性曲线两个方面。水泵特性曲线或管道特性曲线的变化都可引起工况点的改变。在恒定的转速下，水泵特性曲线不会改变，工况点的改变主要由管道特性的改变应起的。在实际运行中就是通过调节闸阀来控制，这样便产生了大量的能量浪费，如果在供水过程中保持管道特性不变，而使水泵特性发生改变来实现工况点的改变，在完全理想的情况下，便没有能量的损耗； 但对于多用水点的管网，由于用水规律比较复杂，阀门的启闭不可避免，所以没法实现多于能量的零损耗。由于在管网的末端常常是最不利点的所在点，距水泵机组较远，压力传送比较复杂，维护检修也不方便，所以目前在工程中大多采取水泵出口恒压控制。以下的讨论均以此为前提。
1、水泵恒速运行性能分析    恒速运行时的特性曲线如上图所示，从图上可知，当管网中的流量从Q1降为Q2时， 水泵的供水压力将从设计供水压力H2升高至H1，理论上水泵此时需要消耗功率为Q2＊H1，但从图上管网特性曲线分析，此时管网所需的消耗功率为Q2*H3，水泵多消耗的功率Q2*H1-Q2*H3实际上是管网压力升高而无效地消耗与管网中。在水厂实际运行中我们常见的就是通过调节阀门的开启来调节流量，即通过管网的阻力来平很水泵的工况，由于管网的用水量是时刻变化的所以常采用阀门节流措施，由于采用闸阀节流，从水泵的效率曲线上可知，当流量从Q1降到Q2时，水泵的效率也相应地从 ηA降到ηB。
水泵的调速性能分析
 任何型号的离心泵都可在一定的范围内调速运行，由于水泵型号的的不同，所以水泵的特性曲线互不相同，其在调速运行过程中的有效调速范围和所适应的高效供水区间也就各不相同。在水泵调速特性曲线图中A,B分别为水泵在额定转速下特性曲线端的两个端点。OA、OB分别为水泵过A,B两点的相似工况抛物线（也就是等效率曲线），如果水泵在有效调速范围的下限转速等于n1,相对于下限转速的特性曲线与OA、OB相交于C、D两点，从图上可知四边形ABCD所在的范围是水泵的高效运行区，当供水系统所要求的范围在ABCD所包含的范围之外时调速水泵无法高效运行，对于恒压变量给水系统，水泵的工况点将在H一定的情况下 （流量在0－最大供水量）之间移动，其中的高效范围为水平线介于曲边四边形内的区段，假定工作压力H1与B点的扬程Hb相等，G点是与OA 的交点,根据水泵的相似定律 ,G点的流量Qmin=Qax(HG/HA)1/2= Qax(HB/HA)1/2。系统高效运行的流量范围是Qmin到Qmax。当工作压力增大到H2时,水泵的高效运行的流量范围将由GB缩小到G`B｀。对于有效调速范围较小的水泵，其下限转速如图1中的n2, 当工作压力等于H1时，水泵调速运行的高效供水范围为Q｀min至Q min, 利用数解法便可求出Q｀min 。

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